Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

юдается увеличение количества только двух «финальных» ферментов синтеза мочевины — аргини-носукциназы и аргиназы.

Суммируя, можно отметить полный контраст между животными и микроорганизмами в отношении регуляции метаболизма аминокислот. У микроорганизмов, когда они попадают в среду, богатую всеми аминокислотами, происходит репрессия синтеза тех ферментов, которые вовлекаются в синтез аминокислот. Когда же подобную богатую аминокислотами пищу получают животные, они отвечают повышением способности деградировать аминокислоты.

См. литературу к гл. 23.

24*

Глава 22

МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. III

Синтез амидов и олигопептидов. Переамидинирование. Переметилирование. Синтез порфиринов. Декарбоксилирование аминокислот. Синтез полиаминов

Основная судьба аминокислот — включение в белки (гл. 26). Аминокислоты необходимы также для синтеза соединений, выполняющих различные функции в метаболизме. Подобные примеры уже встречались при синтезе самих аминокислот; так, глутаминовая кислота является донором аминогрупп при переаминировании, глутамин является донором аммиака, метионин—источником метильных групп, а серии — источником активных —СН2ОН- и —СНО-групп. Использование определенных аминокислот в синтезе пуринов и пиримидннов рассмотрено в гл. 24. В данной главе приведены другие примеры, показывающие участие аминокислот в синтезе различных азотсодержащих соединений.

22.1. Синтез амидов и олигопептидов

Все живые клетки синтезируют различные амиды аминокислот и олигопептиды. Во всех случаях необходимая энергия поступает за счет АТР, это осуществляется, однако, несколькими путями.

22.1.1. Амиды

Синтез глутамина можно рассматривать как прототип синтеза амидов; сначала образуется связанный с ферментом ацилфосфат

АТР + RCOOH + ? —^ ?—RCOOPOsH2 + ADP

который реагирует с аммиаком, образуя амид.

22.1.2. Олигопептиды

Механизм, подобный рассмотренному выше, используется при синтезе глутатиона (?-глутамилцистеиннлглицина). Этот трипептид имеется во всех изученных клетках, и на его долю приходится до

908

22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill

909>

90% небелковых тиоловых групп (до 10 мМ), имеющихся в клетках млекопитающих. Предполагаемая роль глутатиона в транспорте аминокислот была рассмотрена выше (разд. 2.1.2); он может также участвовать в качестве восстановителя при синтезе дезокси-рибонуклеопротеидов в бесклеточных препаратах из Е. coli (разд-2.4.1.7).

В глутатионе имеется одна ?-пептидная связь (а не обычная ?-шептидная связь). Синтез трипептида осуществляется в две стадии.

L-глутаминовая кислота -(- L-цистеин -|- АТР ?-глутамилцистеиисинтетаза. M?s+, ?+ .·?

--*~ у-глутамилцистеин -(- ADP + Pj (1/

глутатиоисинтетаза

?-глутамилцистеин + глицин -(- АТР--*~

-*¦ ?-глутамилцистеинилглицин (глутатион) -\- ADP -(- Pi (2}

В ходе реакции (2) в качестве промежуточного соединения образуется связанный с ферментом глутаминилпистеинилапилфос-фат; затем ацилфосфатная группа замещается глицином, и происходит освобождение трипептида и фермента.

Ни один из двух ферментов [реакции (1) и (2)] не является специфичным; первый может катализировать образование у-глут-амилаланина или y-i лутамил-а-аминомасляной кислоты, а второй может катализировать образование различных офтальмовых кислот (гл. 40).

22.1.2.1. Синтез карнозина

Днпептид ?-аланилгистидин, карнозин, первоначально обнаруженный в мышце, образуется в результате реакции, катализируемой карнозинспнтетазой; в процессе реакции карбоксильная группа; активируется, образуя ангидрид с АМР; этот процесс в известной мере аналогичен образованию производных типа ацил-СоА (разд-17.5)

?-аланин + АТР -f ? <—*- ?—?-a лани л-AMP + PPj ?—?-аланил-АМР + гистидин ^ ' ?-аланилгистидин + AMP -f- ?

Карнозинсинтетаза катализирует также синтез ансерина (?-ала-нил-КГ-метилгистидина); при этом ?'-метилгистидин заменяет гистидин в приведенной выше реакции. Фермент является относительно неспецифичным; он способен катализировать образование ряда дипептидов; при этом либо гистидин может быть заменен* другой аминокислотой, либо ?-аланин заменен другими ?- или ?-аминокислотами. Например, в мозге фермент, используя имеющуюся там в большом количестве ?-аминомасляную кислоту, катализирует образование ?-аминобутирилгистидина {гомокарнози-на) со скоростью в 10 раз большей, чем синтез карнозина (гл. 37).

910

III. МЕТАБОЛИЗМ

В физиологических условиях свободная энергия гидролиза АТР—>-ADP-f-Pi достаточна для осуществления синтеза глутамина и глутатиона, в случае же синтеза карнозина освобождается РРь и дальнейший гидролиз последнего делает синтез карнозина совершенно необратимым. Еще более существенным моментом (при сопоставлении с синтезом глутамина) является образование в качестве промежуточного продукта ациладенилата, т. е. использование того же механизма активации аминокислот, который функционирует при синтезе крупных полипептидов и белков (гл. 20).

22.1.2.2. Синтез более крупных олигопептидов

Рассматриваемые олигопептиды могут иметь ??~2 500, т. е. содержат до 20—25 остатков аминокислот. Принципиальным обстоятельством является то, что у каждого из полипептидов аминокислоты расположены в определенной упорядоченной последовательности. Следовательно, система синтеза должна содержать информацию, обеспечивающую упорядоченность присоединения соответствующих аминокислот в процессе роста цепи. В качестве модели процесса такого типа ниже приведен синтез антибиотика грамицидина S из Bacillus brevis. В настоящее время еще ие ясно, являются ли подобные реакции основой синтеза других ннзкомолеку-лярных полнпептидов, например регулярных факторов гипоталамуса (гл. 41), или же данная модель характерна только для синтеза у бактерий. ^-ь-\л\х-

l^Orn E-PJie

i-Val L-Pro

I I

r-Pro L-Val

' \ / D-Phe L-Orn

"L-Leu грамициЭин S

Для осуществления синтеза грамицидина (прерывистые линии указывают места циклизации в процессе синтеза) необходимы только два растворимых фермента, входящие в состав комплекса, называемого грамицидин-синтетазой. Свойства фермента I (?? 280 000) сходны со свойствами соответствующего фермента, участвующего в синтезе жирных кислот (гл. 17). Фермент способен катализировать образование на своей поверхности соответствующего аминоацил-АМР с каждой из входящих в состав пептида аминокислот. Аминоацил-АМР, не покидая поверхности, сразу же

22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill

911

взаимодействует с сульфгидрильной группой ковалентно связанного с белком 4'-фоефопантетеина, подобно тому как это имеет место в случае белка АСР, участвующего в синтезе (удлинении цепи) жирных кислот (разд. 17.6.1.2). Процесс может быть представлен следующей схемой:

R-CH—СООН ? TR-CH—СО—АМР]

+ АТР ->- I + HS—? -*-

NH, L NH,

+

PPi

??„

R—CH—CO-S—?

Фермент II (?? 100 000) начинает процесс; он оеущеетвляет два превращения: активацию ь-фенилаланина, т. е. образование аминоацил-АМР, и инверсию ?-углеродного атома с образованием (связанного) D-стереоизомера. Аминокислота, образовавшая ацил-тиоэфирную связь на ферменте I, входящем в состав комплекса, переносится затем на экспонированную аминогруппу фенилаланина,. находящегося на ферменте II, с образованием дипептида. В результате повторения этого процесса образуется пептидил-Б-фер-мент II. Конечный продукт — циклический декапептид — образуется путем взаимодействия «голова — хвост» остатков фенилаланина двух таких цепей с ?-концевыми остатками лейцина. Фермент I может активировать любой из своих четырех аминокислотных субстратов, однако, когда все четыре субстрата присутствуют одновременно вместе с фенилаланином, связанным с ферментом II, то» при образовании пентапептида осуществляется уникальный специфический порядок присоединения аминокислот. Фенилаланил-S-фермент и растущий последовательно пептид, по-видимому, так изменяют на каждой стадии конфигурацию фермента II и тем самым его специфичность, что обеспечивается требуемая последовательность активации и переноса аминокислот. Изменение специфичности фермента, обусловленное тесным взаимодействием с другим белком, уже отмечалось раньше (разд. 8.7.2.3), однако описанный, выше процесс является, по-видимому, еще более поразительным.

22.1.3. ?-Ациламинокислоты

?-Ацилпроизводные аминокислот, а также меркаптуровые кислоты (см. ниже) экскретируются почками в виде соединений, сопряженных с глюкуроновой кислотой, с которой они образуют' сложноэфирную связь. Это обеспечивает возможность выве тения нерастворимых в исходной форме соединений в виде растворимой-натриевой соли. Выделенная первоначально из мочи лошади гиппу-ровая кислота (?-бензоилглиции) в небольшом количестве имеется

912

III. МЕТАБОЛИЗМ

также в моче человека. Синтез ее происходит в печени и может быть значительно увеличен путем введения бензойной кислоты. Образование гиппуровой кислоты и других сходных соединений напоминает синтез эфиров в том отношении, что происходит активация карбоновой кислоты в форме соответствующего ацил-СоА, который является непосредственным ацилирующим агентом в реакции, катализируемой ацил-СоА-трансферазой. Образование бен-зоил-СоА проходит через стадию промежуточного соединения, связанного с ферментом ациладенилата.

i >-СООН + АТР + СоА-» { V-С—СоА + AMP + FPi

<у jj—CUUH + ?? V + СоА -* <у_^

бензойная кислота бензоил-СоА

-* ? >-С—?—СН,СООН + СоА О

гигтуровая кислота

Образующаяся в ходе метаболизма или введенная в организм фе-нилуксусная кислота превращается подобным же путем в фенаце-туровую кислоту.

CH2-CO-NH-CH2-COOH

У некоторых птиц активирование бензойной и фенилуксусной кислот осуществляется таким же образом, затем, однако, происходит взаимодействие с а- и ?-аминогруппами орнитина с образованием Ы2,Ы5-днбензонл- или Ы2,Ы5-дифенилацетилорнитина. У человека бензойная кислота конъюгируется с глицином, однако фе-нилацетил-СоА реагирует не только с глицином, образуя фенил-ацетуровую кислоту (см. выше), но также и с ?-аминогруппой глутамина, образуя фенилацетилглутамин.

Сн2—СН,—СН,—сн—соон

(Na,N5- Эибензоипорниглин) фенилацетилглутамин

2

страница 76
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(23.09.2019)